球罐

一种钢制容器设备。在石油炼制工业和石油化工中主要用于贮存和运输液态或气态物料。操作温度一般为-50～50℃,操作压力一般在3MPa以下。球罐与圆筒容器（即一般贮罐）相比，在相同直径和压力下，壳壁厚度仅为圆筒容器的一半，钢材用量省，且占地较小，基础工程简单。但球罐的制造、焊接和组装要求很严，检验工作量大，制造费用较高。

球罐为大容量、承压的球形储存容器，广泛应用于石油、化工、冶金等部门，它可以用来作为液化石油气、液化天然气、液氧、液氨、液氮及其他介质的储存容器。也可作为压缩气体（空气、氧气、氮气、城市煤气）的储罐。

球形罐与立式圆筒形储罐相比，在相同容积和相同压力下，球罐的表面积最小，故所需钢材面积少；在相同直径情况下，球罐壁内应力最小，而且均匀，其承载能力比圆筒形容器大1倍，故球罐的板厚只需相应圆筒形容器壁板厚度的一半。

由上述特点可知，采用球罐，可大幅度减少钢材的消耗，一般可节省钢材30%～45%；此外，球罐占地面积较小，基础工程量小，可节省土地面积。

20世纪30年代，世界上仅有少数几个国家能进行球罐的制造， 如美国在1910年、德国在1930年分别建造了有限的几台铆接结构的小型低压球罐。由于铆接结构不仅费工而且费料， 且球罐密闭程度差， 制造相对困难，给球罐的发展带来巨大的阻力。

20世纪40年代初， 随着焊接技术逐渐趋向成熟，以及适合焊接的新钢种的不断开发，球罐的制造由铆接改为焊接，由此技术上得到了很大发展。如美国在1941年、前苏联在1944年、日本于1955年、前西德于1958年分别制造了一批压力较高、容量较大的焊接球罐。

20世纪60年代至今， 随着世界各国综合国力和科技水平的大幅度提高，形成了球罐制造水平的高速发展期。以日本为例，60年代前单个液化气球罐的容积均在2000m3以下，而目前已具备生产单个容积在20000m3以上液化气球罐的能力。同时，西德已有生产容积为43300m3以上球罐的能力，法国也有容积为87000m3球罐的制造经验, 同时美国还建造了一台容量3400m3、设计温度为-250℃的超低温液氢球罐。此外许多工业先进国家还进行了双重壳低温球罐、深冷球罐及运输液化天然气的深冷大型船用球罐的试验研究，并已投入批量生产。

我国制造球罐始于20世纪60年代初。但随着国民经济的高速发展和改革开放的需要，近年来球罐的制造技术已得到了飞速发展。目前国内已独立制造或引进了不同规格和用途的球罐多台套，其最大容积已超过10000m3，最大压力超过3MPa，最低设计温度在-30℃以下。

球罐的形状有圆球型和椭球型。绝大多数为单层球壳。低温低压下贮存液化气体时则采用双重球壳，两层球壳间填以绝热材料。采用最广泛的为单层圆球型球罐。球壳是由多块压制成球面的球瓣以橘瓣式分瓣法、足球式分瓣法或足球橘瓣混合式分瓣法组焊而成。球罐的支撑结构最常见的为赤道正切式，其次为对称式、裙座式、半埋地式和盆式。椭球型球罐通常用于常温下贮存饱和蒸气压比大气压稍高的、挥发性强的液态烃（如汽油等）,操作压力为0.12～0.3MPa，容积一般在500～6000m3范围内。更大容积时,应采用复式椭球型球罐。

制造球罐的材料要求强度高，塑性特别是冲韧性要好，可焊性及加工工艺性能优良。球罐的焊接、热处理及质量检验技术是保证质量的关键。

球罐一般用于常温或低温，只有极个别场合，如造纸工业用的蒸煮球罐，使用温度高于常温。

（1） 常温球罐 如液化石油气、氮、煤气、氧等球罐。一般说这类球罐的压力较高，取决于液化气的饱和蒸汽压或压缩机的出口压力。常温球罐的设计温度大于-20℃

（2） 低温球罐 这类球罐的设计温度低于或等于-20℃，一般不低于-100℃。

（3） 深冷球罐 设计温度-100℃以下往往在介质液化点以下储存，压力不高，有时为常压。由于对保冷要求较高，常采用双层球壳。目前国内使用的球罐，设计温度一般在-40℃~50℃之间。

按形状分有圆球形、椭圆形、水滴形或上述几种的混合。

球形罐按分瓣方式有橘瓣式、足球瓣式、混合式三种。

圆球形按支撑方式分有支柱式、裙座式两大类。

压力容器是内部或外部承受气体或液体压力、并对安全性有较高要求的密封容器。

压力容器主要为圆柱形，少数为球形或其他形状。圆柱形压力容器通常由筒体、封头、接管、法兰等零件和部件组成，压力容器工作压力越高，筒体的壁就应越厚。

按压力等级分类：压力容器可分为内压容器与外压容器。

内压容器又可按设计压力（p）大小分为四个压力等级，具体划分如下 ：

低压(代号L)容器 0.1 MPa≤p＜1.6 MPa;

中压(代号M)容器 1.6 MPa≤p＜10.0 MPa;

高压(代号H)容器 10 MPa≤p＜100 MPa;

超高压(代号U)容器 p≥100MPa。

按容器在生产中的作用分类:

反应压力容器(代号R):用于完成介质的物理、化学反应。

换热压力容器(代号E):用于完成介质的热量交换。

分离压力容器（代号S):用于完成介质的流体压力平衡缓冲和气体净化分离。

储存压力容器（代号C，其中球罐代号B）：用于储存、盛装气体、液体、液化气体等介质。

在一种压力容器中，如同时具备两个以上的工艺作用原理时，应按工艺过程中的主要作用来划分品种。

按安装方式分类 ：

固定式压力容器：有固定安装和使用地点，工艺条件和操作人员也较固定的压力容器。

移动式压力容器：使用时不仅承受内压或外压载荷，搬运过程中还会受到由于内部介质晃动引起的冲击力，以及运输过程带来的外部撞击和振动载荷，因而在结构、使用和安全方面均有其特殊的要求。

上面所述的几种分类方法仅仅考虑了压力容器的某个设计参数或使用状况，还不能综合反映压力容器的危险程度。 压力容器的危险程度还与介质危险性及其设计压力p和全容积V的乘积有关，pV值愈大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。

按安全技术管理分类:

《压力容器安全技术监察规程》采用既考虑容器压力与容积乘积大小，又考虑介质危险性以及容器在生产过程中的作用的综合分类方法，以有利于安全技术监督和管理。该方法将压力容器分为三类：

1.第三类压力容器，具有下列情况之一的，为第三类压力容器：

高压容器；

中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；

中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于10MPa·m3 ）；

中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于0.5Pa·m3）；

低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且乘积大于等于0.2MPa·m3 ）；

高压、中压管壳式余热锅炉；

中压搪玻璃压力容器；

使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa）的材料制造的压力容器；

移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车[液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车]和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等；

球形储罐（容积大于等于50m3）；低温液体储存容器（容积大于5m3）。

低温液体储存容器（容积大于5m3）

2.第二类压力容器，具有下列情况之一的，为第二类压力容器：

中压容器；

低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；

低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；

低压管壳式余热锅炉；

低压搪玻璃压力容器。

3.第一类压力容器 ,除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。

可见，国内压力容器分类方法综合考虑了设计压力、几何容积、材料强度、应用场合和介质危害程度等影响因素。 例如：因盛放的介质特性或容器功能不同，即根据潜在的危害性大小，低压容器可被划分为第一类或第二类甚至第三类压力容器